2024年高考化学一轮复习讲练测（全国通用）第09讲 铁及其重要化合物（讲）-（解析版）

第09讲铁及其重要化合物目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查铁及其化合物的性质与应用高频考点2考查Fe2＋、Fe3＋的性质及其检验高频考点3考查“铁三角”的转化及应用高频考点4考查氢氧化亚铁的制备高频考点5考查有关铁及其化合物的计算高频考点6、考查铁及其化合物性质的实验探究正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一铁1.存在及位置：（1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。（2）位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。2.结构3.铁的物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。4.铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。（1）与非金属单质的反应①与O2的反应：常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe＋2O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3。③与S的反应：Fe＋SFeS。④与I2的反应：Fe＋I2FeI2（2）与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。（3）与酸的反应酸化学方程式或现象稀H2SO4Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe过量3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化（4）与某些盐溶液反应①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。5.铁的冶炼（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。（2）设备：高炉。（3）主要反应：①还原剂的生成：C＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温))CO2，CO2＋Ceq\o(=====,\s\up7(高温))2CO；②铁的生成：Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。知识点二铁的重要化合物1．铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价＋2＋3＋2，＋3稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O2.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。(3)二者之间的关系：在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。(2)制法①可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+。注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。E.常见的制备Fe(OH)2的装置：说明：①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面加苯阻止了空气进入；④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。②可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。3．亚铁盐(1)Fe2＋的氧化性和还原性含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)等均表现为还原性。Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。4．铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SOeq\o\al(2－,3)等均表现为氧化性。①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等具有较强还原性的离子不能大量共存。②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。④Fe3＋与HCOeq\o\al(－,3)、[Al(OH)4]－、COeq\o\al(2－,3)、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。知识点三Fe2＋和Fe3＋的检验1．亚铁盐(1)Fe2＋的氧化性和还原性①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)等均表现为还原性。②Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(2)可水解Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。2．铁盐(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。①Fe3＋与Cu反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。②Fe3＋与I－反应的离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。(2)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色。(3)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法(1)Fe2＋的检验方法1eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(―――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))无现象eq\o(―――――――→,\s\up11(滴加氯水),\s\do4(或双氧水))溶液变红色，证明含有Fe2＋方法2eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(――――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋方法3eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(―――――――――→,\s\up7(加入K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋(2)Fe3＋的检验方法1eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(――――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，证明含有Fe3＋方法2eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(―――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋方法3eq\a\vs4\al(样品溶液)eq\o(―――――――――→,\s\up7(加入K4[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验①Fe3＋的检验a.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变血红色，说明含有Fe3＋b.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(淀粉/KI试纸))试纸变蓝色，说明含有Fe3＋②Fe2＋的检验a.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up11(滴加酸性),\s\do4(KMnO4溶液))KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋b.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加溴水))溴水褪色，说明含有Fe2＋c.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋【易错提醒】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。知识点四“铁三角”的转化关系及其应用(1)“铁三角”的转化用离子方程式表现转化①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)③3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑④5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(2)判断离子共存Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(H＋